電氣學(xué)科期中在線測試問題全集引言電氣學(xué)科期中測試是對階段性知識掌握程度的綜合考查，覆蓋電路理論、電機學(xué)、電力系統(tǒng)、電力電子技術(shù)、電氣控制技術(shù)等核心模塊。本文結(jié)合期中測試的考查重點，梳理各學(xué)科典型測試問題、解題思路及注意事項，助力學(xué)生高效復(fù)習(xí)，提升知識應(yīng)用能力。第一章電路理論基礎(chǔ)測試問題電路理論是電氣學(xué)科的基石，期中測試聚焦直流/交流電路分析、含源/受控源網(wǎng)絡(luò)等效、三相電路與功率計算等核心內(nèi)容。1.1直流電路分析題型1：基爾霍夫定律與網(wǎng)絡(luò)分析問題：如圖所示直流電路，電源電動勢\(E_1、E_2\)，電阻\(R_1、R_2、R_3\)，求支路電流\(I_3\)（或節(jié)點電壓\(U_{ab}\)）。解題思路：若電路“節(jié)點少、回路多”，優(yōu)先選節(jié)點電壓法：設(shè)定參考節(jié)點，對其余節(jié)點列寫KCL方程（\(\sumI_{\text{入}}=\sumI_{\text{出}}\)），結(jié)合歐姆定律\(I=(U_{\text{節(jié)點}}-U_{\text{參考}})/R\)，聯(lián)立求解。若“回路少、支路多”，選回路電流法：設(shè)定獨立回路電流，對每個回路列寫KVL方程（\(\sumE=\sumIR\)），注意電源極性與回路方向的一致性。題型2：含受控源的二端網(wǎng)絡(luò)等效問題：含電壓控制電壓源（\(\text{VCVS:}U_{\text{cs}}=kU_R\)）的二端網(wǎng)絡(luò)，求戴維南等效電路（開路電壓\(U_{\text{oc}}\)、等效內(nèi)阻\(R_{\text{eq}}\)）。解題思路：開路電壓\(U_{\text{oc}}\)：斷開負載，分析電路中受控源的控制量（如\(U_R\)），結(jié)合KCL/KVL求解端口電壓。等效內(nèi)阻\(R_{\text{eq}}\)：外加電源法（獨立源置零，端口加電壓\(U_{\text{test}}\)，測電流\(I_{\text{test}}\)，\(R_{\text{eq}}=U_{\text{test}}/I_{\text{test}}\)）；或負載電阻法（接已知負載\(R_L\)，測端口電壓\(U_L\)，結(jié)合\(U_{\text{oc}}=U_L+I_LR_{\text{eq}}\)聯(lián)立求解）。1.2正弦交流電路分析題型1：相量法與電路功率問題：RLC串聯(lián)電路，電源電壓\(u=U_m\sin(\omegat+\varphi)\)，參數(shù)\(R、L、C\)，求電路阻抗\(Z\)、電流相量\(\dot{I}\)，及有功\(P\)、無功\(Q\)、視在功率\(S\)。解題思路：阻抗轉(zhuǎn)化：\(Z=R+j(\omegaL-1/(\omegaC))\)，計算模值\(|Z|=\sqrt{R^2+(\omegaL-1/(\omegaC))^2}\)，輻角\(\varphi_Z=\arctan[(\omegaL-1/(\omegaC))/R]\)。電流相量：\(\dot{I}=\dot{U}/Z\)（\(\dot{U}\)為電壓相量，需轉(zhuǎn)化為相量形式，如\(\dot{U}=U\angle\varphi\)）。功率計算：\(P=UI\cos\varphi_Z\)（有功，電阻消耗），\(Q=UI\sin\varphi_Z\)（無功，電感/電容交換），\(S=UI\)（視在，電源提供）。題型2：三相電路的分析與計算問題：對稱三相電路，線電壓\(U_{\text{線}}\)，負載阻抗\(Z\)（星形/三角形聯(lián)結(jié)），求線電流\(I_{\text{線}}\)、負載相電壓\(U_{\text{相}}\)，及三相功率\(P\)。解題思路：星形負載：\(U_{\text{相}}=U_{\text{線}}/\sqrt{3}\)，\(I_{\text{線}}=I_{\text{相}}=U_{\text{相}}/|Z|\)；三角形負載：\(U_{\text{相}}=U_{\text{線}}\)，\(I_{\text{線}}=\sqrt{3}I_{\text{相}}\)（\(I_{\text{相}}=U_{\text{相}}/|Z|\)）。三相功率：\(P=\sqrt{3}U_{\text{線}}I_{\text{線}}\cos\varphi_Z\)（\(\varphi_Z\)為負載阻抗角），無功\(Q=\sqrt{3}U_{\text{線}}I_{\text{線}}\sin\varphi_Z\)。第二章電機學(xué)測試問題電機學(xué)期中測試圍繞變壓器特性、異步電機運行、電機控制展開，需掌握“等效電路、功率平衡、電磁關(guān)系”等核心邏輯。2.1變壓器原理與特性題型1：變壓器的變比與等效電路問題：變壓器額定容量\(S_N\)，額定電壓\(U_{1N}/U_{2N}\)，短路損耗\(P_{k}\)，空載損耗\(P_{0}\)，求變比\(k\)、勵磁參數(shù)\(R_m、X_m\)、短路參數(shù)\(R_k、X_k\)，及負載電壓調(diào)整率\(\DeltaU\)。解題思路：變比\(k=U_{1N}/U_{2N}\)（或\(I_{2N}/I_{1N}\)）。空載試驗（\(U_1=U_{1N}\)，\(I_0\llI_{1N}\)）：\(R_m=P_0/I_0^2\)，\(Z_m=U_{1N}/I_0\)，\(X_m=\sqrt{Z_m^2-R_m^2}\)。短路試驗（\(I_k=I_{1N}\)，\(U_k\llU_{1N}\)）：\(R_k=P_k/I_{1N}^2\)，\(Z_k=U_k/I_{1N}\)，\(X_k=\sqrt{Z_k^2-R_k^2}\)。電壓調(diào)整率：\(\DeltaU=(I_NR_k\cos\varphi_2+I_NX_k\sin\varphi_2)/U_{2N}\times100\%\)（\(\varphi_2\)為負載功率因數(shù)角，感性負載\(\sin\varphi_2>0\)，容性則相反）。題型2：三相變壓器的并聯(lián)運行問題：兩臺變壓器并聯(lián)運行，需滿足哪些條件？若變比不等或短路阻抗不等，會出現(xiàn)什么問題？解題思路：并聯(lián)條件：聯(lián)結(jié)組標號相同（保證相位一致，否則短路）、變比相等（否則產(chǎn)生循環(huán)電流）、短路阻抗標幺值相等（否則負載分配不均）。變比不等：空載時循環(huán)電流\(I_{\text{cir}}=(U_{1N}/k_1-U_{1N}/k_2)/(Z_{k1}+Z_{k2})\)，負載時循環(huán)電流疊加在負載電流上，增加損耗。短路阻抗不等：負載分配與短路阻抗標幺值成反比（\(S_1/S_2=Z_{k2}^*/Z_{k1}^*\)），阻抗小的變壓器先過載。2.2異步電機的運行分析題型1：轉(zhuǎn)差率與功率平衡問題：異步電機額定轉(zhuǎn)速\(n_N\)，電源頻率\(f\)，極對數(shù)\(p\)，求轉(zhuǎn)差率\(s_N\)；分析輸入功率\(P_1\)、電磁功率\(P_{\text{em}}\)、機械功率\(P_m\)的關(guān)系，計算額定電磁轉(zhuǎn)矩\(T_{\text{emN}}\)。解題思路：轉(zhuǎn)差率：\(s=(n_1-n)/n_1\)，同步轉(zhuǎn)速\(n_1=60f/p\)，故\(s_N=(n_1-n_N)/n_1\)。功率平衡：\(P_1=P_{\text{em}}+P_{\text{Cu1}}\)（定子銅耗），\(P_{\text{em}}=P_m+P_{\text{Cu2}}\)（轉(zhuǎn)子銅耗，\(P_{\text{Cu2}}=sP_{\text{em}}\)），\(P_m=P_2+P_{\text{mec}}+P_{\text{ad}}\)（機械功率=輸出功率+機械損耗+附加損耗）。電磁轉(zhuǎn)矩：\(T_{\text{em}}=P_{\text{em}}/\Omega_1\)（\(\Omega_1=2\pin_1/60\)為同步角速度），或\(T_{\text{em}}=9550P_{\text{em}}(\text{kW})/n_1(\text{r/min})\)。題型2：異步電機的起動與調(diào)速問題：籠型異步電機直接起動的限制條件？星-三角起動的電流、轉(zhuǎn)矩與直接起動的比值？變頻調(diào)速的原理？解題思路：直接起動限制：電網(wǎng)容量需滿足\(I_{\text{st}}/I_N\leq7\)（\(I_{\text{st}}\)為起動電流，\(I_N\)為額定電流），否則電壓驟降影響其他設(shè)備。星-三角起動：起動時定子繞組星形聯(lián)結(jié)，電壓為\(U_N/\sqrt{3}\)，電流為直接起動的\(1/3\)，轉(zhuǎn)矩為\(1/3\)（轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比）。變頻調(diào)速：改變電源頻率\(f\)，同步轉(zhuǎn)速\(n_1=60f/p\)隨之改變，通過調(diào)節(jié)\(f\)實現(xiàn)寬范圍調(diào)速（需配合電壓補償，保證磁通恒定）。第三章電力系統(tǒng)基礎(chǔ)測試問題電力系統(tǒng)期中測試聚焦潮流計算、電壓調(diào)整、故障分析，需建立“電網(wǎng)建模、參數(shù)計算、安全穩(wěn)定”的分析邏輯。3.1電力系統(tǒng)的潮流計算題型1：節(jié)點電壓法的潮流計算（輻射形電網(wǎng)）問題：某10kV輻射形電網(wǎng)，線路電阻\(R\)、電抗\(X\)，末端負荷功率\(S_L=P_L+jQ_L\)，用節(jié)點電壓法計算首端電壓\(U_1\)和線路功率\(S_{\text{line}}\)。解題思路：從負荷端（末端節(jié)點）向電源端（首端節(jié)點）遞推：末端節(jié)點電壓\(U_2\)（設(shè)為\(U_N\)），線路功率損耗\(\DeltaS=(P_L^2+Q_L^2)(R+jX)/U_2^2\)，首端功率\(S_1=S_L+\DeltaS\)，首端電壓\(U_1=U_2+(P_LR+Q_LX)/U_2+j(P_LX-Q_LR)/U_2\)。題型2：電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整問題：某變電站母線電壓偏低，提出調(diào)壓措施（變壓器分接頭、并聯(lián)無功補償），計算分接頭調(diào)整后的電壓。解題思路：原因分析：無功不足（線路傳輸無功導(dǎo)致壓降大）或線路阻抗大。變壓器分接頭調(diào)壓：變比\(k=U_{1N}/U_{2t}\)（\(U_{2t}\)為分接頭電壓），調(diào)壓公式\(U_2'=U_1\cdot(k'/k)\cdot(1-\DeltaU/(kU_1))\)（\(\DeltaU\)為原線路壓降，\(k'\)為新變比）。并聯(lián)無功補償：補償后無功\(Q_C=Q_L-Q_{C}\)（\(Q_C=U_2^2/X_C\)，\(X_C\)為補償電容電抗），線路壓降\(\DeltaU'=(P_LR+Q_CX)/U_2\)，電壓提升\(\DeltaU-\DeltaU'\)。3.2電力系統(tǒng)的故障分析題型1：三相短路的暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)分析問題：系統(tǒng)電源電動勢\(E\)，短路點總電抗\(X_{\Sigma}\)，計算穩(wěn)態(tài)短路電流\(I''\)、沖擊電流\(i_{\text{sh}}\)、短路容量\(S''\)。解題思路：穩(wěn)態(tài)短路電流：\(I''=E/X_{\Sigma}\)（忽略電阻，\(E\)為電源等值電動勢）。沖擊電流：\(i_{\text{sh}}=2.55I''\)（無限大電源系統(tǒng)，非周期分量衰減快，取沖擊系數(shù)\(K_{\text{sh}}=1.8\)時\(i_{\text{sh}}=1.8\sqrt{2}I''\approx2.55I''\)）。短路容量：\(S''=\sqrt{3}U_NI''\)（\(U_N\)為短路點額定電壓），反映短路的嚴重程度。題型2：不對稱短路的序網(wǎng)分析問題：單相接地短路（故障點\(a\)相接地），繪制正序、負序、零序序網(wǎng)圖，推導(dǎo)故障電流\(I_{a1}、I_{a2}、I_{a0}\)的關(guān)系。解題思路：序網(wǎng)圖：正序網(wǎng)絡(luò)（電源、線路、變壓器正序阻抗）、負序網(wǎng)絡(luò)（與正序相同，無電源）、零序網(wǎng)絡(luò)（線路零序阻抗、變壓器零序勵磁阻抗）在故障點并聯(lián)。邊界條件：\(I_{a1}=I_{a2}=I_{a0}\)（\(a\)相電流），\(U_{a1}+U_{a2}+U_{a0}=0\)（\(a\)相電壓為0）。故障電流：\(I_{a1}=E/(Z_{1\Sigma}+Z_{2\Sigma}+Z_{0\Sigma})\)，\(I_a=3I_{a1}\)（\(a\)相總電流）。第四章電力電子技術(shù)測試問題電力電子技術(shù)期中測試圍繞器件特性、整流/逆變電路、斬波電路展開，需掌握“開關(guān)邏輯、波形分析、參數(shù)計算”。4.1電力電子器件與整流電路題型1：晶閘管的觸發(fā)與整流電路計算問題：單相半波整流電路（電阻負載），電源電壓\(U_2